芳烴聯合裝置在新形勢下的運行優化

楊 峰，趙艷艷，朱自新，侯玉寶

(1.中國石化洛陽分公司，河南 洛陽 471012；2.洛陽市質量計量檢測中心)

2020年3月，中國石化洛陽分公司(簡稱洛陽分公司)常減壓蒸餾裝置、加氫精制裝置、催化裂化裝置等煉油裝置逐步提高負荷。催化重整(簡稱重整)裝置恢復93 th高負荷運行以增產氫氣，芳烴抽提裝置隨重整生成油產量提高而需要高負荷運行，但化工化纖市場低迷，歧化單元停運，二甲苯裝置維持低負荷運行，壓減對二甲苯(PX)、石油醚等化工產品產量，維持抽余油和芳烴汽油等汽油調合組分生產。在此情況下，制定了芳烴各裝置優化目標“抽提高負荷、PX低負荷”，即重整油預分餾單元、抽提單元高負荷運行，二甲苯裝置中歧化單元停運，異構化單元、二甲苯分餾單元和吸附分離單元低負荷運行。在以上優化目標的前提下，優化芳烴聯合裝置板塊內部單元運行模式，以下對此進行介紹。

1 抽提裝置運行模式優化

1.1 目前抽提裝置運行模式

重整生成油收率與重整原料和反應工藝條件密切相關[1]。洛陽分公司重整裝置采用連續再生技術，重整原料為直餾石腦油和直餾柴油(簡稱直柴)經2.60 Mta柴油加氫裝置處理后的石腦油(小于175 ℃)，重整生成油收率在85%左右。在重整裝置進料量為93 th的條件下，重整生成油產量為79 th，重整生成油預分餾塔塔頂C6、C7組分采出量為43 th，而芳烴抽提單元最高原料處理量為40 th，成為重整生成油全部加工的瓶頸。2017年3月17日投用苯抽提蒸餾脫C6塔(簡稱脫C6塔)，用于加工重整生成油預分餾塔塔頂富余的C6、C7餾分，脫C6塔塔底C7組分送至罐區調合汽油，塔頂C6及以下組分返回抽提裝置分離苯和非芳烴，從而降低抽提單元進料中部分C7組分，實現預分餾塔塔頂C6、C7組分的全部加工。物料流程如圖1所示。

圖1 芳烴抽提各單元物料流程示意

1.2 存在的問題

目前工況下，抽提單元C6、C7組分采出量為43 th，而抽提單元滿負荷處理量為40 th，加工過程中富余3 th左右的C6、C7組分。脫C6塔投用并長期運行，增加了抽提裝置蒸汽、電、循環水等公用工程消耗，僅3.5 MPa蒸汽用量就增加了3.5 th，從而增加了裝置運行成本。

表1為預分餾單元、抽提單元、脫C6塔最高負荷及目前狀態下的負荷情況。由表1可見，預分餾單元、抽提單元、脫C6塔均未達最高負荷，若將部分C6、C7組分暫儲存至罐區，脫C6塔可實現間歇運行，既能實現重整生成油的全部加工，又可降低脫C6塔運行時間，降低裝置運行成本。

表1 抽提各單元最高負荷及目前負荷 th

表1 抽提各單元最高負荷及目前負荷 th

項 目預分餾單元抽提單元脫C6塔最高負荷824015目前負荷793812

1.3 優化措施及效果

目前情況下脫C6塔塔底甲苯外甩量為5 th左右，若停運脫C6塔，抽提負荷提高2 th至最高負荷，仍需外甩C6、C7組分3 th，可安排罐區收儲該富余部分的C6、C7組分。

罐區重整生成油共有G606，G607，G608 3個儲罐。正常情況下一個儲罐收儲3 000 t左右，在催化重整裝置波動無合格生成油的情況下，為芳烴裝置供料；一個空罐備芳烴裝置異常情況下收儲重整生成油。因此，可騰出一個儲罐專門收儲C6、C7組分。外甩流程見圖1紅色線。

選擇G606罐收儲C6、C7組分，共可收儲3 000 t，按3 th外甩量計算，脫C6塔最長可停運40天。G606罐收滿C6、C7組分后，安排脫C6塔開工，保持高負荷15 th運行，抽提單元仍保持高負荷40 th運行，最大可回煉罐區C6、C7組分3 th，40天后外甩的C6、C7組分即可回煉結束。按照80天一個運行周期，脫C6塔間歇運行模式，實際運行和停運時間各占40天。

因而，通過脫C6塔間歇運行，充分利用相關單元裝置的生產能力，減少脫C6塔運行時間，3.5 MPa蒸汽消耗量可降低3.5 th，按照中壓蒸汽161元t計算，一個運行周期即可降低成本3.5×24×40×161=54萬元，月均降低成本20萬元。

2 甲苯生產流程優化

2.1 甲苯生產存在的問題

目前，甲苯生產存在的問題主要有兩個：一是因汽油生產需要大量的甲苯及C9芳烴等高辛烷值汽油調合組分，所以在2019年大檢修時抽提裝置苯甲苯分餾單元的抽提甲苯塔未進行檢修，且長期未投用，不具備運行條件。二是在重整生成油預分餾塔高負荷運行條件下，塔頂C6、C7組分中夾帶有較多的C8組分，經過芳烴抽提裝置分離和苯塔分餾后，苯塔塔底直接抽出的抽提甲苯中攜帶的C8組分較多，因而抽提甲苯可被送至芳烴汽油調合罐，調合生產汽油產品，但不能滿足合格甲苯出廠標準。流程優化前抽提甲苯組成如表2所示，2020年5月的抽提甲苯中C8及以上組分平均質量分數為0.21%，超過了國家標準中Ⅰ號石油甲苯產品的C8芳烴含量要求。

表2 流程優化前后抽提甲苯的組成對比 w，%

隨國內新冠疫情狀況好轉，在化工化纖行情下滑情況下，降低PX產品產量，恢復多種化工產品的生產，是新形勢下企業扭虧脫困的應對措施之一。對比分析了2020年4—6月Ⅰ號石油甲苯、92號乙醇汽油不含稅價格及芳烴汽油庫存變化情況，如表3所示。由表3可見，4月和5月Ⅰ號石油甲苯價格高于92號乙醇汽油價格，6月后92號乙醇汽油價格回升，開始高于Ⅰ號石油甲苯價格。同時由于5月汽油配置計劃較低，芳烴汽油庫存量大，增產甲苯有利于降低罐區庫存。

表3 甲苯、汽油價格及芳烴汽油庫存情況

2.2 優化措施

PX生產低負荷運行情況下，二甲苯分餾裝置歧化單元長期停運，歧化甲苯塔閑置，因此可將C8含量超標的抽提單元甲苯改至歧化單元甲苯塔，脫除C8組分，生產合格的Ⅰ號石油甲苯。

現有裝置沒有將抽提單元甲苯送至歧化單元甲苯塔的流程。經過前期設計，5月8日開始增加跨線施工，5月11日投用了改造后的新流程，產出合格的Ⅰ號石油甲苯。流程改動如圖2所示，虛線為新增加跨線流程。優化流程投用后的甲苯產品組成如表2所示。流程優化后甲苯質量合格。根據甲苯和汽油市場價格變動及芳烴汽油庫存情況，調整甲苯和汽油調合組分生產后，提高了綜合加工效益。

圖2 抽提單元甲苯至歧化單元甲苯塔流程示意

2.3 優化效果

由于市場對Ⅰ號石油甲苯需求量有限，及汽油和甲苯價格變動較大，歧化單元甲苯塔優化運行模式，實施間斷運行，2020年5月共生產Ⅰ號石油甲苯3 000 t，經核算投用該流程后月度增效65萬元。

3 C8芳烴資源的綜合利用

2020年4—6月PX不含稅價格分別為3 353，3 489，3 756元t，長期處于低位，同時考慮裝置運行成本，以及PX銷售困難的情況，富余的C8組分作為汽油調合組分的效益優于生產PX。

3.1 C8芳烴循環存在的問題

3.1.1 鄰二甲苯塔運行問題目前因二甲苯塔提餾段下部分離效果較差，二甲苯塔塔底攜帶較多的PX和間二甲苯(MX)，導致鄰二甲苯塔塔頂無法產出合格的鄰二甲苯產品。從分析結果來看，二甲苯塔塔底C8芳烴質量分數在10%左右，其中90%以上是鄰二甲苯組分；鄰二甲苯塔正常運行時，塔頂1.8 th的C8芳烴組分送至異構化單元重新反應，C8芳烴的4種異構體達到反應熱平衡。

在PX生產低負荷運行時，生產PX的效益低于生產芳烴汽油組分的效益，C8芳烴組分可以直接調合汽油；鄰二甲苯塔繼續運行，分離C8芳烴和C9以上芳烴組分，增加了裝置能耗。

3.1.2 C8芳烴外甩流程的問題在PX吸附分離、二甲苯分餾、異構化單元低負荷運行下，鄰二甲苯塔停運后系統C8芳烴仍有富余，需要間歇從吸附分離原料罐外甩C8芳烴至罐區，作為汽油調合組分。該C8芳烴中PX質量分數為22%左右，造成富PX料的大量浪費。

3.2 優化措施

3.2.1 停運鄰二甲苯塔在無法產出合格鄰二甲苯產品的情況下，停運鄰二甲苯塔，二甲苯塔塔底組分中攜帶質量分數10%的C8芳烴，直接送至重芳烴塔，隨重芳烴塔塔頂C9組分作為汽油調合組分。停用鄰二甲苯塔的作用有3個：一是降低熱量消耗，可減少二甲苯爐燃料氣消耗量0.3 th；二是減少C8芳烴循環量，降低二甲苯分餾、吸附分離和異構化單元負荷，降低裝置能耗；三是異構化單元更換為脫乙基型催化劑，C8芳烴環損高達2%(2020年3月裝置標定數據)，降低循環量可以減少C8芳烴消耗。

3.2.2 增加貧PX的C8芳烴料外甩流程根據吸附分離、二甲苯分餾和異構化各單元低負荷安全運行情況，在有富余情況下，還可以在貧PX的C8芳烴儲罐(異構化單元進料罐)處增加外甩C8芳烴流程，不再從富含PX的C8芳烴儲罐(吸附分離單元進料罐)處外甩C8芳烴，可再增加貧PX的C8芳烴外甩量3 th左右，進一步降低二甲苯分餾、吸附分離和異構化3個單元的負荷，降低裝置能耗和PX損失，C8芳烴外甩流程優化如圖3所示。圖3中紅色線為新增外甩流程，吸附分離單元進料罐外甩C8芳烴中PX質量分數為22%，異構化單元進料罐外甩C8芳烴中PX質量分數為0.8%，通過增加新外甩流程，可減少因富PX組分C8芳烴去調合汽油帶來的PX損失風險。

圖3 C8芳烴外甩流程優化

3.3 C8芳烴資源綜合利用增效情況

停運鄰二甲苯塔后，二甲苯單元加熱爐燃料氣消耗量降低0.3 th；同時增加貧PX的C8芳烴料外甩流程，可使異構化單元負荷降低5 th，C8芳烴環損降低0.1 th，合計月度降本增效54萬元。

4 重芳烴塔優化運行

4.1 重芳烴塔運行存在的問題

存在的問題主要有2個：一是在1號催化裂化裝置低負荷運行時，1號催化裂化分餾塔熱量不足，重芳烴回煉造成其分餾系統運行不穩定；二是1號催化裂化裝置分餾塔分離的汽油組分和柴油組分被分別送至S Zorb裝置和直柴加氫裝置，擠占了S Zorb裝置和直柴加氫裝置的加工能力，延長了物料的加工流程，增加了1號催化裂化、S Zorb和直柴加氫裝置的能耗和氫耗。氫耗增加主要是因為重芳烴組分中多環芳烴質量分數達47%，高芳烴含量的柴油組分加氫過程中氫氣消耗較多[3-4]。

4.2 優化措施及效益

2020年4月初，對重芳烴塔運行參數進行優化調整，實現塔頂汽油調合組分和塔底柴油組分的充分切割。優化參數及塔頂、塔底餾程如表4所示。由表4可見，重芳烴塔調整優化后基本實現了汽油調合組分和柴油組分的清晰分離。

柴油生產方面，3—4月精制柴油罐多環芳烴質量分數平均為5.3%(柴油產品內控指標為6%)，每罐柴油(7 000 t)可調合重芳烴49 t，在目前直柴加氫裝置負荷下，1.7 th重芳烴可隨柴油餾出口進柴油罐。

表4 重芳烴塔優化參數及餾程分析

在日產柴油量不變的情況下，重芳烴塔調整優化后直柴加氫裝置氫氣消耗量降低了595 m3h，日增效1.4萬元，月增效43萬元。

5 結 論

在新的經濟形勢下，經過優化芳烴聯合裝置運行，脫C6塔間歇運行，預分餾塔塔頂C6、C7間歇外甩罐區及回煉，既可以滿足目前重整裝置高負荷運行下生成油加工的需要，又可節省脫C6塔再沸蒸汽用量3.5 th。停運鄰二甲苯塔及優化C8芳烴外甩流程，減少二甲苯裝置內部物料循環量，二甲苯裝置加熱爐燃料氣消耗量降低0.3 th，也降低了PX損失。增加抽提單元甲苯跨線流程，實施歧化單元甲苯塔間歇運行，增加化工產品種類，實現增效。重芳烴塔操作優化，在芳烴裝置內部實現汽油組分和柴油組分的充分切割，降低催化裂化裝置、加氫裝置能耗及氫耗。芳烴聯合裝置經過以上綜合優化，合計月度可降本增效182萬元，優化效果明顯。